專業實驗課程的思政教學探索與實踐

楊文萃 蔡小平 趙慧 葛勇

摘要：專業實驗課程是學生綜合能力和創新能力培養的有效途徑。以水泥混凝土配合比設計試驗課程為例，充分分析課程特點，在工程師職業素養、科學素養和創新能力、“誠信、友善、互助、合作”的價值觀3方面挖掘思政元素，并結合課程的教學目標、教學內容、教學手段進行教學設計，將思政元素融入課程教學環節并實現與專業知識和技能的有機結合。教學實踐表明，學生對實驗課程的重視程度、學習的積極性和參與度提高，學生間的合作與交流得到有效促進，學生對土木工程材料的興趣提升，分析問題、解決問題的創新能力提高。

關鍵詞：課程思政;實驗課程;思政元素;教學設計

中圖分類號：G641;TU528.062?? 文獻標志碼：A?? 文章編號：1005-2909（2022）02-0103-07

2019年 9 月《教育部關于深化本科教育教學改革 全面提高人才培養質量的意見》指出，把課程思政建設作為落實立德樹人根本任務的關鍵環節，堅持知識傳授與價值引領相統一、顯性教育與隱性教育相統一，充分發掘各類課程和教學方式中蘊含的思想政治教育資源[1]。課程思政建設不斷推進，已成為實現高校人才培養目標的重要方法和途徑。各高校的教學工作者也圍繞課程思政建設的特點、方法、目標等進行了積極的思考、探索和實踐[2-5]。

高等教育中的實踐教學是教學工作和創新體系的重要組成部分，是理論教學的繼續、擴展和深化，是培養學生應用理論知識發現問題、解決問題的重要手段，也是學生創新能力培養的有效途徑。其中，專業實驗課給予學生動手操作、親身實踐的機會，是發揮德育功能、體現思政要素、踐行“以學生為中心”教學理念的契機[6]。但是，在課程思政的素材選擇與內涵建設等方面存在的問題[7]，一定程度上限制了課程思政作用的發揮。這就需要專業課教師認真發掘專業課課程思政元素，并不斷提升自身業務能力，從而助力課程思政建設。本文以水泥混凝土配合比設計試驗課程為例，探索專業實驗課程思政建設內容、教學設計和實施方法。

一、課程特點與思政元素分析

（一）課程特點

土木工程材料是用量最大、應用范圍最廣的材料，主要用于公路、鐵路、機場、地鐵、港口等基礎設施建設。土木工程材料或建筑材料相關課程是土木工程、橋梁工程、公路工程、無機非金屬材料、工程管理等專業的專業基礎課。哈爾濱工業大學交通科學與工程學院開設的水泥混凝土配合比設計試驗是土木工程材料課程的配套實驗課，主要面向道路橋梁與渡河工程專業的大二學生，教學內容包括材料性質檢測與評價、材料制備、混凝土配合比設計等。結合專業特點與需求，設置了材料的密度、水泥性能等驗證性實驗項目和3種混凝土配合比設計等綜合性實驗項目，見表1。教學過程包括課前預習、講授、實驗操作、完成實驗報告等環節。

（二）通過專業實驗課程提升學生工程師職業素養

哈爾濱工業大學素有“工程師搖籃”的美譽。卓越工程師應具備相應的專業知識和技能，更重要的是具備工程師的職業素養。

大二年級是由通識類課程和基礎課向專業基礎課和專業課過渡的階段，是引入和加強工程師職業素養的最佳時間。結合實驗課程教學內容，工程師的職業素養培養包含以下幾方面：

（1）樹立正確的價值觀。培養每個未來工程師的大局意識、責任意識，在出校門前就要樹立為國家、為人民而努力奮斗的理想。

（2） 強化工程倫理素養。為提升學生的工程倫理素養，國內多所高校開展了工程倫理教育[8- 9]。交通基礎設施建設中涉及多項倫理問題[10]，通過在專業實驗課程教學中融入工程倫理教育，培養學生面對實際工程問題的思維方式。

（3） 培養責任意識。責任意識可以使學生在成為工程師后有擔當，不推卸責任。責任意識配合職業技能，學生才能在未來勝任工程師工作。

（4） 建立安全意識。安全是一切的前提，包括人身安全和工程安全。有了安全，工程建設與生產才能順利進行。借助實驗課程的動手操作，鑄牢學生的安全意識。

（5） 養成規范意識。在工程實踐中遵守規范，執行國家或行業相關標準和規范，是每一名工程師都必須恪守的底線。哈爾濱工業大學“規格嚴格，功夫到家”的校訓也正體現了這種規范意識。

（三）通過專業實驗課程提升學生科學素養和創新能力

哈爾濱工業大學是一所研究型大學，道路橋梁與渡河工程專業每年有約50%的本科生畢業后繼續深造，同時有大量本科生在本科階段通過不同形式參與各類科研項目。

科學研究是指運用科學研究方法，對問題進行探究的過程。常用的科學研究方法有觀察、實驗和試驗、調查、建立模型、模擬、假設、類比等，而實驗和試驗是工科相關專業最常用的方法[11-12]。作為一種研究方法，實驗和試驗涉及影響因素的確定與選取、評價指標的選擇、測試方法、適用環境和條件、數據處理與分析、誤差分析等多項內容，與實驗課程內容結合緊密。對科研方法的學習和掌握有利于學生參與科學研究和科研成果的產出。

水泥混凝土配合比設計試驗課程從具體材料性能實驗出發，引入調查、類比等不同方法，加強學生科學素養和創新能力的培養。特別是綜合性、設計性、開放性的實驗項目和自主學習方法，有利于提高學生分析和解決問題的能力。

（四）通過專業實驗課程培養“誠信、友善、互助、合作”的價值觀

“誠信、友善”是和諧社會的基石，是每個人都應具備的品德，更是工程職業倫理規范與工程師職業道德的要求[13]。合理設計利用實驗課程的動手操作和親身體驗環節，能有效培養學生“誠信、友善”的價值觀。“互助、合作”要求每個人最大限度地發揮自己的特長，與隊友互相幫助、協同努力，共同完成目標。與人互助和合作能力是現代人從事各種職業必須具備的素質。目前進入學校的本科生以“00后”為主體，他們自我意識強但社交能力弱的特點較為突出，因此，借助分組實驗的教學環節，訓練學生彼此信任、有效溝通、解決分歧、協同工作，引導學生樹立合作意識，掌握合作方法，鍛煉合作技巧。

二、課程思政教學設計與實踐

（一）工程師職業素養培養的教學設計

水泥混凝土配合比設計試驗課程將工程師職業素養培養融入教學內容，將知識傳授與價值引領相結合。結合水泥性能試驗，采用案例教學方式，選取與知識點緊密結合的代表性案例，如已查明原因的工程事故案例，加強學生對嚴格控制材料質量重要性的理解，杜絕不合格材料的使用和以次充好、偷工減料的行為，塑造未來工程師良好的工程倫理道德觀和價值觀。教學過程中，反復提醒學生要重視人身安全、儀器操作安全及水電安全，從而使學生形成安全意識和責任意識。規范實驗項目操作、實驗報告撰寫，強調如實記錄實驗現象和數據，一旦發現抄襲或編造實驗數據的行為，將扣除相應的實驗報告得分，培養學生的規范意識。工程師職業素養培養與課程教學內容融合的教學設計見表2。

（二）科學素養和創新能力培養的教學設計

借助在線投票小程序現場投票，加深學生對調查和實驗等研究方法的理解。基于綜合設計類實驗項目，將問題分析、實驗方案構思與設計（如單因素變量法、正交實驗法）融入教學內容，培養學生主動運用科學方法解決實際問題的能力。例如，在普通水泥混凝土配合比設計試驗中，要求學生自主完成初步配合比計算，從而培養學生獨立思考能力。在大流動性配合比設計試驗中，為學生提供多種不同性能參數的原材料，要求學生自主完成資料查找和配合比設計，達到培養其科學素養和創新能力的目的。在實驗操作后，對實驗現象、誤差來源、消除粗大誤差或減小誤差的方法等問題進行討論，培養學生發現問題和解決問題的能力。同時，鼓勵學生在實驗后，針對實驗教學過程或方法提出建議，進一步培養創新能力。

科學素養和創新能力培養與課程教學內容融合的教學設計見表3。

（三） “誠信、友善、互助、合作”價值觀培養的教學設計

課程通過完善實驗評分制度和成績考核體系來培養學生的誠信精神。實驗過程中，材料的非均質性、儀器設備問題、操作偶然性等原因可能會使實驗數據產生離散性。對學生始終強調如實記錄實驗現象和實驗數據。在實驗報告評分時，只要數據在合理范圍內，并能正確解釋數據偏差的原因，學生的該項實驗就可以得分。這樣的評分方法，可有效避免學生為得高分而編造或抄襲數據，從而培養學生的誠信品質。

實驗教學過程中，利用分組實驗項目培養學生“友善、互助、合作”的價值觀。多項教學內容以小組進行，每組2～5人不等。采用學生自由分組、現場抽簽、異質分組（按照性別、民族、班級等差異分組）等多種方式，使每個學生盡可能多地與其他學生搭檔。在實驗過程中，讓學生體會自己擅長的角色（如小組長、記錄者、操作者、觀察者等），分組后，對組內每個學生的具體任務進行引導，必要時由教師分配任務。

大流動性混凝土配合比設計試驗采用“組內合作、組間競爭”的小組合作競賽模式[14]，以小組合作學習法促使學生切實參與和投入到學習中。學習任務的完成包括3個階段：第一階段為課前自主學習，強調小組成員課前查閱資料后溝通并分享信息的能力;第二階段為實驗課，每組學生需要向其他小組講解配合比設計思路并回答相應問題，不同小組間的信息相互分享和補充，并以分工和合作的方式完成混凝土的試拌、性能測試或配合比調整和試件成型;第三階段為實驗報告完成階段，由小組成員在課后討論、分析實驗結果，并完成實驗報告。小組合作學習的成效在課程考核中予以重點考慮。競賽的評分標準和各小組得分及時公開，為大家營造公開、公正的良性競爭環境和氛圍，進一步加強誠信品質培養。“誠信、友善、互助、合作”的價值觀培養與課程教學內容融合的教學設計見表4。

三、思政教學成效分析

課程思政建設是課程德育功能的重要組成，是立德樹人根本任務的具體落實，其影響深遠，意義重大。基于上述對課程思政元素的分析和教學設計，通過在開課過程中的實踐，在教學效果和學生學習成效方面產生以下效果：

（1）學生對實驗課程的重視程度提高。主要表現在課前預習的學生數量增多，課堂上玩手機游戲、刷朋友圈等現象基本消失。學生在實驗課上更主動地觀察和分析材料性能，切實理解材料在工程中的作用與重要性。通過責任意識和規范意識培養，學生對待自己的測試結果和實驗報告更加嚴謹和認真。

（2）學生學習的積極性和參與度提高。采用小組合作競賽模式學習大流動性混凝土配合比設計試驗時，教師由指導變引導，學生在集體榮譽感和責任感的激勵下，參與資料查閱、初步計算、實踐操作等環節，主動學習的積極性得到提高。同時，借助在線投票等小測驗或問卷調查有效促進學生的參與積極性。實驗后的測試結果討論環節則可提高學生的注意力。

（3）學生間的合作和交流得到有效促進。改革后課程更注重師生互動。通過分組實驗，鼓勵小組內學生間的合作與交流。在小組合作學習過程中，學生除完成自己的任務，必須與組內成員合作，才能完成整個實驗項目并獲得理想的成績。同時，在課下的自主學習過程中，有更多學生通過微信、電話等方式向教師提問，師生間的溝通交流明顯增多。2020年疫情居家學習期間，這一實驗項目更好地聯系了分散在全國各地的學生。課程結束后的問卷調查顯示，2019年近2/3的學生認為這一項目有效促進了他們的合作與交流，2020年這一比例超過80%（圖1）。

（4）學生對土木工程材料的興趣提升，在分析問題、解決問題的過程中創新能力有所顯現。完成實驗課學習的學生對參加材料類科技競賽更加積極，主動聯系指導教師，并能將理論課程和實驗課程學到的知識、理論、方法等應用于競賽。

四、結語

水泥混凝土配合比設計試驗課程以專業培養目標為依托，結合課程的教學內容、特點及對專業培養目標的支撐作用，分析和挖掘課程蘊含的思政要素和德育功能，并與課程教學內容有機融合，完善課程教學設計，結合特定的教學方法與手段，以講授、討論、分組實驗等不同方式，從職業素養、科學素養和品德修養方面，切實落實立德樹人的根本任務。通過課程思政建設，幫助學生樹立正確的價值觀，使其明確自己的使命擔當，培養恪守原則、實事求是、創新進取、追求卓越的工程師。參考文獻：

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Teaching practice of ideological and political education in professional experimental classes： Taking the course of mixture design of cement concrete as an example

YANG Wencui， CAI Xiaoping， ZHAO Hui， GE Yong

（School of Transportation Science and Engineering， Harbin Institute of Technology， Harbin 150090， P. R. China）

Abstract：

Professional experimental course is the effective path for students to develop comprehensive abilities and innovation ability. Taking the course of mixture design of cement concrete as an example， ideological elements including engineer professional quality， scientific literacy， creative ability and values of honesty， kindness， mutual help and cooperation were explored. Considering the teaching objectives， course content and teaching methods， the ideological elements were designed into teaching process to incorporate with the professional knowledge and skills. The teaching practice showed that students paid more attention and showed more enthusiasm to this course. Meanwhile the degree of participation of students and communication between students were improved， and enhanced the students’ interests to the civil engineering materials and the ability to analyze and solve problems.

Key words：

curriculum ideological and political education; experimental course; ideological elements; teaching design

（責任編輯 周 沫）

修回日期：2021-04-05

基金項目：

黑龍江省高等教育教學改革研究項目（SJGY20190212）;哈爾濱工業大學教學發展項目（課程思政類）

作者簡介：

楊文萃（1981—），女，哈爾濱工業大學交通科學與工程學院副教授，博士，主要從事道路建筑材料和功能材料研究，（E-mail）yangwencui@hit.edu.cn。